Potentiel kulstoffangst-spilskifter nærmer sig færdiggørelse

Nettoeffekt

På en lille grund mellem Houston og Gulf Coast, i en industrizone fyldt med petrokemiske fabrikker og gasrørledninger, er et lidet kendt firma ved at færdiggøre opførelsen af ​​et demonstrationskraftværk, der kunne repræsentere et ægte energigennembrud.

Hvis det fungerer som forventet, vil Net Powers 140 millioner dollars, 50 megawatt naturgasanlæg effektivt opfange al den kuldioxid, den producerer, uden væsentligt højere omkostninger, delvist ved at stole på selve drivhusgassen til at skrue turbinen, der genererer elektricitet. Teknologien kunne muliggøre en ny generation af anlæg, der leverer ren strøm, uden udviklingsrisici ved atomkraft (se Meltdown of Toshibas Nuclear Business Dooms New Construction i USA), de geografiske begrænsninger af vandkraft eller uregelmæssigheder i forbindelse med sol og vind. Det er afgørende, at fremtidige anlæg af denne type også kan stole på landets rigelige forsyning af billig naturgas.

Hvis det udspiller sig som annonceret, kan det være en egentlig game changer, siger Jesse Jenkins, en forsker ved MIT Energy Initiative.

Selvfølgelig er vejen til kulstoffangst fyldt med langt flere fejl end succeser , herunder Southern Companys nyligt forladte Kemper-indsats for rene kul på flere milliarder dollar i Mississippi. Så indtil Net Power er oppe at køre, vil det være umuligt at sige, om det virkelig kan fungere så effektivt, billigt og pålideligt som håbet. Men den tidlige store test nærmer sig med hastige skridt, med den første brand planlagt til slutningen af ​​november eller begyndelsen af ​​december. (Området omkring stedet har haft oversvømmelser som følge af orkanen Harvey, men fra tirsdag er selve anlægget drænet som designet og forbliver ubeskadiget.)

De fleste kul- eller naturgasanlæg arbejder ved at brænde de fossile brændstoffer for at omdanne vand til damp, som omdanner turbinen, der genererer elektricitet. Overskudsvarme og drivhusgasser forsvinder som biprodukter af processen. De fleste forsøg på kulstoffangst til dato har boltet et skrubbetrin på bagenden af ​​systemet, hvilket tilføjer omkostninger pr. definition.

Net Powers labyrint af rør, tanke, kompressorer og pumper på det 1,5 hektar store område i La Porte, Texas, bruger det, der er kendt som Allam Cycle. Blandt andre forskelle eliminerer det dampcyklussen ved at erstatte vand med superkritisk kuldioxid. I denne tilstand, opnået under høj varme og tryk, overtager kuldioxid egenskaberne af både en væske og en gas. Processen blev primært udviklet af den britiske kemiingeniør og opfinder Rodney Allam, nu partner og chefteknolog hos 8 Rivers Capital. Net Power er en samarbejde mellem det Durham, N.C.-baserede teknologiinvesterings- og udviklingsfirma, anlægsoperatøren Exelon Generation og energikonstruktionsfirmaet CB&I.

Cyklussen fungerer således: Anlæggets operatører føder i første omgang ren ilt, kuldioxid og naturgas ind i en brænder, som antænder gassen. De vigtigste biprodukter fra den proces er varmt vand og en masse superkritisk CO₂, som fungerer som en effektiv arbejdsvæske til at drive den tilstødende turbine. Til gengæld går kuldioxiden gennem en række kompressorer, pumper og varmevekslere, som alle hjælper med at genvinde så meget af varmen som muligt og returnere kuldioxiden til begyndelsen af ​​cyklussen.

Den varme kuldioxid reducerer betydeligt mængden af ​​brændstof, der er nødvendig i det indledende forbrændingstrin, hvilket yderligere forbedrer den samlede effektivitet. At stole på superkritisk CO₂ undgår også energitab, der opstår, når vand skifter mellem gas- og væsketilstande, og eliminerer flere ellers nødvendige komponenter i et dampelektrisk kraftværk.

Hvis man holder hele cyklussen over den superkritiske fase, er effektiviteten forbløffende, siger Julio Friedmann, chefenergiteknolog ved Lawrence Livermore National Laboratory, som har forsket omfattende i kulstoffangst.

Gennem hele cyklussen fjernes forskellige dele af biprodukter fra processen, klar til at sælge og sendes i rørledninger, især inklusive kuldioxid.

Eight Rivers blev medstiftet af et par MIT-alumner: Bill Brown, som tidligere var administrerende direktør hos Morgan Stanley, og Miles Palmer, der arbejdede med rumfartsteknologi hos SAIC, en massiv forsvarsentreprenør . Da Wall Street-bankerne stod på randen af ​​kollaps i 2008, slog Brown Palmer op om etableringen af ​​8 Rivers og sagde ved sin erindring: 'Hvorfor tager vi os ikke sammen og gør godt for en forandring?'

De fokuserede oprindeligt på at udvikle rene kulteknologier i håb om at udnytte nogle af energifondene i den føderale stimuluspakke fra 2009. Men de fandt ud af, at virksomheder simpelthen ikke ville købe noget, der øgede omkostningerne til processen. De blev til sidst introduceret til Allam, som havde tænkt over potentialet ved at bruge superkritisk CO₂ til at integrere kulstoffangst i et kraftværk. Han blev til sidst ansat af 8 Rivers, og sammen med andre medlemmer af dets team gik han i gang med at udvikle den nødvendige teknologi for at få processen til at konkurrere med standard, kombineret cyklus naturgasanlæg.

For virkelig at gøre det, bliver virksomheden nødt til at komme temmelig tæt på anlægsudgifternes byggeomkostninger for sådanne anlæg, som stod på $1.056 pr. kilowatt kapacitet i 2014, ifølge National Renewable Energy Laboratory. Virksomheden forventer, at dets første kommercielle anlæg vil koste omkring $1.600 per kilowatt, delvist på grund af højere kapitaludgifter, garantier og andre omkostninger forbundet med et første projekt af sin art. Men de mener, at de kan få omkostningerne ned til omkring 1.000 dollars, når de har bygget fem til syv fuldskalaanlæg.

Til sidst forventer Net Power at producere elektricitet for omkring $42 per megawatt-time, på niveau med kombineret cyklus naturgas uden kulstoffangst. Men oven i det hele kan virksomheden også sælge flere biprodukter til markedet, herunder kuldioxid. Tilsammen kunne disse effektivt presse energiproduktionsomkostningerne ned til omkring $20 pr. megawatt-time (teoretisk endda så lavt som $9 pr. megawatt-time).

Lokale, statslige eller føderale politikker for ren energi - såsom kulstofafgifter, loft- og handelssystemer og emissionsstandarder - kunne alle forbedre økonomien yderligere.

Net Power har i første omgang til hensigt at fungere som et licensselskab snarere end en udvikler eller operatør, der sælger teknologien til forsyningsselskaber, olie- og gasselskaber og andre. Virksomheden har allerede indledt samtaler og udforsket potentielle websteder for sin første kommercielle fabrik, som den håber vil komme online allerede i 2021.

Der er altid gremlins, og du finder ud af dem, mens du bevæger dig, siger Brock Forrest, senior forsknings- og udviklingsingeniør hos 8 Rivers. Men fra et ingeniørmæssigt og teknisk perspektiv er vi sikre på, at vi vil være i stand til at vise, at superkritisk CO₂ vil være i stand til at generere elektricitet.

Der er et par yderligere forbehold at overveje: Hovedmarkedet for den opfangede kuldioxid ville være til brug i forbedret olieudvinding, hvor energiselskaber sprøjter det ind i aldrende brønde for at hjælpe med at frigøre resterende olie. Det tyder på, at den opfangede gas fortsat vil bidrage i det mindste indirekte til indsamling og afbrænding af fossile brændstoffer. Det er afgørende, at udvindingen af ​​naturgas i sig selv også har miljømæssige konsekvenser, herunder lækage af drivhusgasser, forurening af vandspejle , og jordskælv udløst af efterfølgende bortskaffelse af spildevand .

Men i den grad Net Power-teknologien kunne reducere brugen af ​​kul og forhindre udslip af utallige tons kuldioxid fra naturgas, vil det højst sandsynligt tilføje en netto miljøfordel - i hvert fald sammenlignet med andre fossile brændselskraftværker .

Denne historie blev opdateret for at korrigere anslåede byggeomkostninger.

skjule